СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О НАЗНАЧЕНИИ СНА

СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О НАЗНАЧЕНИИ СНА
ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА.
к.б.н. Е.М. Руцкова, li-za-za@yandex.ru
Лаб. Нейроонтогенеза,
Институт Высшей Нервной Деятельности и Нейрофизиологии РАН, Москва
Сон стал предметом изучения физиологии благодаря появлению в арсенале ее
методов электроэнцефалографии. Тогда у состояния сна кроме поведенческих
признаков появились и полисомнографические, которые на десятилетия
определили направление развития сомнологии: сон стал тесно связан с
конкретными
паттернами
энцефалограммы,
миограммы,
окулограммы.
Безусловно, это позволило совершить первый прорыв в понимании природы сна.
С другой стороны, на долгое время были отложены исследования его функций,
основанные на анализе филогенетических данных. Узкий круг существ, способных
спать, ограничивался теми, у кого удавалось зарегистрировать дельта-волны,
сонные веретена или другие характерные формы мозговой активности. Тем не
менее, сомнология не стоит на месте, и мы регулярно становимся свидетелями
интереснейших открытий в этой области, позволяющих все глубже проникать в
понимание сна, который предстает уже не просто как состояние, а как активный,
сложно организованный динамический процесс. Изучение сна сегодня ведется на
самых разных временных и пространственных шкалах, с применением методов
множества научных дисциплин. Полученные данные позволили, наконец,
провести устойчивые параллели между циклом покой-активность хладнокровных
позвоночных и беспозвоночных и циклом сон-бодрствование млекопитающих и
птиц. Кроме того, выявлены многочисленные корреляции между классическими
электроэнцефалографическими паттернами сна и событиями, происходящими на
разных функциональных уровнях организма: молекулярном, клеточном, уровне
нейронных сетей, отдельных мозговых структур, функциональных систем и
организма как целого. Это, в свою очередь, инициировало пересмотр
представлений о механизмах регуляции переходов между состояниями в цикле
сон-бодрствование и существовании четкой границы между ними. Оказалось, что
сон как мозговой процесс вовсе не представляет собой нечто глобальное и
неделимое в пространстве и времени. Отдельные характерные для сна паттерны
нейронной активности появляются асинхронно в различных участках мозга даже в
норме – при увеличении давления сна и засыпании: пока одни нейроны
«бодрствуют», другие уже работают в «сонном» режиме, а, так называемый,
локальный сон в одной нейронной сети может протекать интенсивнее, чем в
другой. Один из актуальнейших сейчас вопросов в сомнологии – поиск «единицы
сна» - неразрывно связан с вопросом выявления его функций, ведь именно
функции сна определяют те феномены, которые мы наблюдаем на глобальном
(поведенческом) и локальном уровнях.
На сегодняшний день сформулировано несколько теорий о функциональном
назначении сна, каждая из которых опирается на существование какой-то одной
группы таких феноменов. Теория «синаптического гомеостаза» предполагает, что
во время сна осуществляется корректировка весовых коэффициентов синапсов в
нейронных сетях, что необходимо для их дальнейшей эффективной работы во
время бодрствования без потери закодированной в функциональной структуре
сети информации - полученного опыта. С этой точки зрения, минимальным
элементом мозгового субстрата, способным погрузиться в сон, может быть
небольшая нейронная сеть, что допускает асинхронное развитие сна в разных
областях мозга. Теории, связывающие сон с процессами консолидации памяти, в
качестве «единицы сна» оперируют целыми мозговыми структурами, такими, как
гиппокамп и кора больших полушарий, демонстрирующими специфическую
скоординированную активность во время сна, или целым мозгом. Для выполнения
таких функций требуется погружение в сон на глобальном уровне, при котором
прекращается активное взаимодействие с окружающей средой. Одна из
предполагаемых функций быстрого сна – участие в формировании нервной
системы в раннем онтогенезе, что согласуется с высокой представленностью этой
фазы сна у животных и человека на ранней стадии развития и результатами
исследований последствий депривации сна в этот период. Работа иммунной
системы, различные аспекты соматического восстановления также обнаруживают
все больше связей с процессом сна, и представляют собой еще одну грань в
вопросе о его функциональном назначении. «Висцеральная теория сна»
постулирует наличие прямой связи паттернов мозговой активности во время сна с
высшим контролем деятельности всех физиологических систем организма и пока,
пожалуй, единственная объединяет «сон тела» и «сон мозга» в единую
концепцию.
Определение назначения или, скорее, назначений сна – одно из самых
многообещающих открытий в биологии. Поскольку постоянное циклическое
чередование сна и бодрствования составляет основу для всех процессов в
организме, его нарушения неизбежно ведут к развитию серьезных соматических и
когнитивных дисфункций, а понимание его организации – «золотой ключик» к
пониманию всех аспектов работы мозга. Трактовка данных современных
сомнологических исследований требует выхода за рамки устоявшихся
представлений, стимулируя появление новых решений в поиске ответа на вопрос
«зачем мы спим?».